KR100930165B1 - 구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조방법 - Google Patents

구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

구속용 그린시트가 개시된다. 본 구속용 그린시트는, 세라믹 적층체의 상부면 또는 하부면에 배치되는 면을 가지며, 제1 무기분말을 포함하는 제1 구속층, 및, 제1 구속층의 상부에 배치되며, 제2 무기분말 및 미소결 세라믹 적층체 소성시 연소되어 공간을 형성하는 연소재를 포함하는 제2 구속층를 포함한다. 이와 같은 구속용 그린시트를 이용하여 세라믹 적층체의 수축을 억제시키고, 탈바인더 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
다층 세라믹 기판, 구속용 그린시트, 연소재, 탈바인더

Description

구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조 방법 {Constraining green sheet and manufacturing method of multi-layer ceramic substrate using the same}
본 발명의 구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 난소결성 무기분말을 이용한 구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유리-세라믹을 이용한 다층 세라믹 기판은 3차원 구조의 층간 회로 구현 및 공동(cavity)의 형성이 가능하므로, 높은 설계 유연성을 가지고 다양한 기능의 소자를 내장할 수 있다.
이로 인해, 소형화, 고기능화되는 고주파 부품 시장에서 다층 세라믹 기판의 활용도는 점차 높아지고 있다. 초기의 다층 세라믹 기판은 세라믹 그린시트에 도체 페이스트를 이용하여 내부 회로 패턴 및 비아를 형성하고, 설계에 따라 원하는 두께로 정렬 적층한 후 소성하여 제조되었다. 이 과정에서 다층 세라믹 기판은 약 35~50% 정도 부피 수축이 되며, 특히 횡방향 수축은 균일하게 제어하기 어려우므로, 제작 차수별로는 물론이고 동일 제작 차수 내에서도 0.5% 정도의 치수 오차가 발생한다.
다층 세라믹 기판의 구조가 복잡화, 정밀화되면서 내부 회로 패턴 및 비아 구조의 설계 마진이 점차 감소하므로, 다층 세라믹 기판의 횡방향 수축을 억제하는 무수축 소성 공정이 요구되고 있다.
이를 위해서, 다층 세라믹 기판의 일면 또는 양면에 세라믹 기판 재료의 소성 온도에서는 소성되지 않는 난소결성 소재의 가요성 그린시트를 접합하여 면 방향 수축을 억제하는 방법이 주로 사용되고 있다. 특히, 소성시에 세라믹 기판의 뒤틀림을 방지하기 위하여 하중을 가한다. 이 경우, 소성 과정에서 유기물의 탈바인더를 위한 통로가 확보되지 않아 소성 특성이 저하될 수 있다. 또한, 소결된 세라믹 기판에 잔탄량이 높게 나타날 수 있으며, 이는 결과적으로 세라믹 기판의 신뢰성을 저하시키는 원인으로 작용한다.
탈바인더를 위한 종래 기술로, 일본 특허공개공보 평7-30253호에서는 구속용 그린시트를 사용하더라도 내부 세라믹 기판의 탈바인더가 충분히 일어나도록 구속용 그린시트에 구멍을 뚫고 세라믹 기판에 포함된 유기 바인더보다 열분해가 용이한 수지를 그 구멍에 채워 넣음으로써 탈바인더를 용이하게 하려는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법은 구속층에 구멍을 형성하는 추가 공정에 대한 부담과 그 구멍으로 인한 소체 변형 가능성이 있다는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 2002-0090296호에서는, 소체용 그린시트의 유 기 바인더보다 열분해 개시 온도가 낮은 유기 바인더를 구속용 그린시트에 사용함으로써, 구속용 그린시트의 바인더를 먼저 제거하고 그 결과로 발생된 통로를 통해 소체용 그린층의 바인더가 순조롭게 배출하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 구속용 그린시트의 구속력을 최대화하기 위해서는 구속층의 분말을 미세화하고 함유량을 높여서 구속층과 세라믹 적층체 간의 접촉점을 최대한 늘려야 하는데, 이럴 경우에 구속용 그린시트 내부의 기공이 충분히 확보되지 않을 수 있다. 기공이 충분히 확보되지 못하면 구속용 그린시트의 유기물이 먼저 분해된다 하더라도, 세라믹 적층체로부터 분해 또는 연소된 바인더가 구속용 그린시트 내부의 기공을 통해 수 백 미크론 두께를 이동하여 빠져나는 것이 어려워지므로, 충분한 효과를 기대하기 어렵다.
또한, 일본 공개번호 2006-173456에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 구속용 그린시트(15)의 유기 바인더(14)와 무기 분말 입자(12)의 체적 함유량이 해당 미소결 다층 세라믹 기판(11)과의 밀착면 부근(15a)이 자유면 부근(15b)보다 크도록 한다. 즉, 밀착면과 자유면 사이에 유기물 함유율의 경사가 발생하도록 하여 세라믹 기판과 구속층 간의 접합력을 높이는 동시에, 기공이 많은 구속층의 자유면 쪽으로 탈바인더가 용이하도록 하는 방법을 제안하고 있다.
그러나, 닥터 블레이드법을 이용하여 구속용 그린 시트(15) 내에서 침강을 통한 성분의 밀도 구배를 형성하므로, 각 영역의 적정 두께와 체적 함유량의 재현성을 보장하는 것은 매우 어렵다. 또한, 상기 방법은 구속용 그린시트 성형 시에 분말 입자가 밑면으로 쉽게 침강시켜 그 하부에서 유기 바인더 양을 줄이기 위해서 입경이 큰 무기분말(예, 세라믹 기판의 입자의 2배이상)을 사용하므로, 세라믹 기판과의 접촉점을 충분히 확보하기 어려울 뿐만 아니라, 세라믹 기판으로부터 유기바인더를 구속용 그린시트로 이동시킬 수 있는 모세관력을 높이기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소 가능한 연소재를 포함하는 구속용 그린시트를 이용함으로서, 세라믹 적층체의 소성시 연소재의 연소를 통해 탈바인더 통로를 확보할 수 있는 구속용 그린시트 및 이를 이용한 다층 세라믹 기판의 제조 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 구속용 그린시트는, 세라믹 적층체의 상부면 또는 하부면에 배치되는 면을 가지며, 제1 무기분말을 포함하는 제1 구속층, 및, 상기 제1 구속층의 상부에 배치되며, 제2 무기분말 및 미소결 세라믹 적층체 소성시 연소되어 공간을 형성하는 연소재를 포함하는 제2 구속층을 포함한다.
이 경우, 상기 제1 무기분말 및 제2 무기분말은 1.0~2.5㎛의 입경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 연소재는 상기 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 연소재는 탄소, 흑연, 활성탄, 목재분말, 톱밥 및 활석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 세라믹 기판의 제조 방법은, 복수의 세라믹 그린시트로 이루어진 미소결 세라믹 적층체를 마련하는 단계, 제1 무기분말을 포함하는 제1 구속층과, 제2 무기분말 및 연소재를 포함하는 제2 구속층을 포함하는 하나 이상의 구속용 그린시트를 마련하는 단계, 상기 세라믹 적층체의 상부 또는 하부에 상기 구속용 그린시트를 배치하는 단계, 및, 소정의 소성 온도로 상기 세라믹 적층체를 소성하는 단계를 포함하며, 상기 세라믹 적층체를 소성하는 단계는 상기 제2 구속층에 포함된 상기 연소재가 연소하여 공간이 형성된다.
이 경우, 상기 구속용 그린시트를 마련하는 단계는, 상기 제1 무기분말을 포함하는 제1 슬러리를 닥터 블레이드법을 이용하여 도포하는 단계, 상기 제2 무기분말 및 연소재를 포함하는 제2 슬러리를 닥터 블레이드법을 이용하여 상기 제1 슬러리 상에 도포하는 단계, 및, 상기 제1슬러리 및 제2슬러리를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연소재는 상기 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소되는 것이 바람직하다.
상기 제1 무기분말은, 1.0~2.5㎛의 평균입경을 갖는 것이 바람직하다.
삭제
이 경우, 상기 연소재는 탄소, 흑연, 활성탄, 목재분말, 톱밥 및 활석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질인 것이 바람직하다.
본 다층 세라믹 기판의 제조 방법은, 상기 세라믹 적층체의 소성이 완료되면, 상기 세라믹 적층체의 상부 또는 하부에 적층된 상기 구속용 그린시트를 제거하는 단계, 및, 상기 세라믹 적층체 상에 외부 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 무기 분말 및 연소재를 포함시켜 구속용 그린시트를 제조함으로써, 무기분말을 통해 세라믹 적층체의 x-y 방향 수축을 효과적으로 억제시킬 수 있게 된다. 또한, 세라믹 적층체 소성시, 연소재가 연소함으로써, 구속용 그린시트 상에 공간이 형성되어, 탈바인더를 위한 통로로 이용된다. 이에 따라, 세라믹 적층체의 소성 특성이 향상되어, 다층 세라믹 기판의 제품 신뢰성이 향상될 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구속용 그린시트를 나타내는 수직 단면도이다. 도 2를 참조하면, 구속용 그린시트(10)는 제1 구속층(11) 및 제2 구속층(12)을 포함한다. 이 경우, 제1 구속층(11)은 제1 무기분말을 포함하며, 제2 구속층(12)은 제2 무기분말 및 연소재를 포함한다.
구속용 그린시트(10)의 일부를 확대한 도면을 참조하면, 제1 구속층(11)은 제1 무기분말로 구성되어 있으며, 제2 구속층(12)은 제2 무기분말 및 연소재로 구성되어 있다. 이 경우, 제2 구속층(12)을 구성하는 연소재는 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소되는 물질로, 소성 과정에서 연소함으로써 제거될 수 있다. 이에 따라, 소성시, 연소재의 제거로 인해 발생된 공간은 탈 바인더 통로로 이용될 수 있다.
즉, 구속용 그린시트(10)의 제1 구속층(11)을 구성하는 제1 무기분말은 세라 믹 적층체와 접합되어 세라믹 적층체의 수축을 억제시키며, 제2 구속층(12)은 연소재의 연소를 통해 탈바인더 통로를 확보하여 소성시 탈바인더 특성을 향상시킬 수 있게 된다. 이 경우, 제1 무기분말 및 제2 무기분말로는 동일한 무기분말이 이용될 수 있으며, 상이한 무기분말이 이용될 수도 있다. 이 경우, 제1 무기분말은 약 1.0~2.5㎛ 범위의 평균입경을 갖는 것이 바람직하다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 구속용 그린시트의 제조 방법을 나타내는 모식도이다. 도 3a를 참조하면, 우선, 제1 무기분말에 유기 바인더, 분산제 및 혼합 용매를 첨가하여 제1 슬러리(1)를 제조한다. 그리고, 닥터 블레이드법을 이용하여 제1 슬러리(1)를 PET 필름(2)에 도포한다. 이 경우, 제1 무기분말은 1.0~2.5㎛의 평균입경을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 제2 무기분말에 연소재, 유기 바인더, 분산제 및 혼합 용매를 첨가하여 제2 슬러리(3)를 제조한다. 그리고, 제1 슬러리(1)가 건조되기 전에, 제1 슬러리(1) 상에 제2 슬러리(3)를 도포하여 건조시킨다. 이 경우, 연소제는 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소되는 물질로, 탄소, 흑연, 활성탄, 목재분말, 톱밥 및 활석 등의 물질을 이용할 수 있다.
또한, 제2 무기분말은 제1 슬러리(1) 및 제2 슬러리(3)을 건조시키는 과정에서, 제1 슬러리(1)가 위치한 하부면으로 이동되는 것을 방지하기 위해 제1 무기분말보다 밀도가 낮은 물질을 이용할 수도 있다. 이와 같은 방법으로 도 2에 도시된 구속용 그린시트(10)를 제조할 수 있다. 이 경우, 구속용 그린시트(10)는 세라 믹 적층체의 상부면 및 하부면에 접합될 수 있도록 복수 개로 제조하는 것이 바람직하다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 세라믹 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 수직 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 세라믹 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 수직 단면도이다. 먼저, 도 4a에서와 같이, 복수의 세라믹 그린시트(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)를 적층하여 세라믹 적층체(20)를 마련한다. 이 경우, 복수의 세라믹 그린시트(20a, 20b, 20c, 20d, 20e) 각각은 저온 소성이 가능한 소결용 유리-세라믹 분말에 유기 바인더와 같은 유기물을 포함하여 적절한 공지 기술을 통해 제조될 수 있다. 이 경우, 각 그린시트(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)에 비아홀(21)을 형성하여 도체 페이스트를 충진시키거나, 도체 페이스트를 그린시트 상부에 스크린 프린팅하여 내부 전극(22)을 형성함으로써, 내부 회로 패턴을 포함시킬 수 있다. 이와 같은 방법으로 제조된 복수의 세라믹 그린시트(20a, 20b, 20c, 20d, 20e)를 적층하여 도 4a에 도시된 것과 같은 세라믹 적층체(20)를 마련할 수 있다. 도 4a에서는 설명의 편의를 위해 4개의 세라믹 그린시트를 적층하여 세라믹 적층체(20)를 제조하였으나, 세라믹 그린시트의 수는 용이하게 변경될 수 있다.
이 후, 도 4b를 참조하면, 구속용 그린시트(10)를 세라믹 적층체(20)의 상부 및 하부에 적층하여, 세라믹 적층체(20)를 소성한다. 구체적으로, 제1 구속층(11)의 일 면이 세라믹 적층체(20)의 상부 및 하부에 접합되는 형태로 적층될 수 있다.
구속용 그린시트(10)는 도 2에 도시된 구속용 그린시트(10)가 적용될 수 있다. 즉, 제1 무기분말을 포함하는 제1 구속층(11) 및 제2 무기분말 및 연소재를 포함하는 제2 구속층(12)으로 구성된 구속용 그린시트(10)가 적용될 수 있다. 이 경우, 제1 구속층(11) 및 제2 구속층(12)에 포함된 제1 무기분말 및 제2 무기분말은 세라믹 적층체(20)의 소성 온도에서 소결되지 않는 난소결성 분말로, 알루미나(Al2O3) 분말, 마그네시아(MgO) 분말, 이산화세륨(CeO2), 아연화(ZnO2), 지르코니아(ZrO2) 중 질화붕소(BN) 중 적어도 하나의 물질이 이용될 수 있다. 여기서, 제1 무기분말로 이용되는 난소결성 분말은 세라믹 적층체(20)와의 접촉점을 증가시키기 위해 평균 입경이 작은 것이 좋다. 구체적인 예로, 제1 무기분말의 평균 입경은 약 1.0~2.5㎛인 것이 바람직하다.
또한, 제2 구속층(12)에 포함된 연소재는 세라믹 적층체(20)의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소되는 물질로, 탄소, 흑연, 활성탄, 목재분말, 톱밥 및 활석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함한다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 소성이 완료되면, 세라믹 적층체(20)가 소결되어 z방향으로 수축된다. 또한, 구속용 그린시트(10) 중 제2 구속층(12)의 연소재는 소성 과정에서 연소되어 제거되어 있다. 구속용 그린시트(10)의 일부면을 확대하면, 제2 구속층(12)에 포함된 연소재가 제거되어 공간을 형성하고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 소성 과정에서 연소재가 연소됨에 따라 공간이 형성되며, 이 공간은 탈 바인더 통로로 이용된다.
이와 같이, 제1 무기분말을 포함하는 제1 구속층(11)은 세라믹 적층체(20)와의 접촉점을 증가시켜 수축 억제율을 향상시키고, 제2 무기분말 및 연소재를 포함하는 제2 구속층(12)은 소성시 연소재의 연소를 통해 탈바인더 통로를 확보하여 세라믹 적층체(20)의 소성 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
소성이 완료되면, 도 4d에서와 같이, 세라믹 적층체(20) 상에서 구속용 그린시트(10)를 제거한다. 이 경우, 구속용 그린시트(10)는 소성되지 않은 상태이므로, 분말의 형태로 제거될 수 있다. 또한, 세라믹 적층체는 두께 방향으로만 수축되었을 뿐, 면 방향 수축은 거의 발생되지 않았다.
이 후, 세라믹 적층체(20) 상부 및 하부에 도체 페이스트를 스크린 인쇄하여 외부 전극(30)을 형성하여, 다층 세라믹 기판을 제조한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예를 이용하여 제조된 다층 세라믹 기판과 본 발명의 실시예에 벗어나는 비교예를 이용하여 제조된 다층 세라믹 기판의 특성을 측정하였다.
[ 미소결 다층 세라믹 적층체의 제조]
유리-세라믹 분말 100%에 대하여 아크릴계 바인더를 15wt%, 분산제를 0.5wt% 첨가하고, 톨루엔과 에탄올의 혼합용매를 첨가한 후, 볼밀을 이용하여 분산시켰다. 이렇게 얻은 슬러리를 필터로 거른 후 탈포하고, 닥터 블레이트법을 이용하여 50㎛ 두께의 세라믹 그린시트를 성형하였다. 세라믹 그린시트를 일정 크기로 재단하고 소정의 전극 패턴을 스크린 인쇄로 형성한 후 20층을 압착 및 적층하여 일체화된 미소결 다층 세라믹 적층체를 제조하였다.
[구속용 그린시트의 제조]
아래 표 1에는 본 발명의 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에 대한 구속용 그린시트의 종류별 조건을 나타내었다. 그 조건에 따라 각 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에 필요한 구속용 그린시트를 아래와 같이 제조하였다.
제1 구속층(알루미나 분말) 제2 구속층(알루미나 분말)
평균입경 평균입경 연소재 포함 여부
실시예1 1.5㎛ 1.5㎛ 포함
실시예2 4㎛ 4㎛ 포함
비교예1 1.5㎛ 1.5㎛ 미포함
비교예2 4㎛ 4㎛ 미포함
< 실시예 1>
본 발명의 조건에 해당하는 구속용 그린시트로서, 제1 구속층 및 제2 구속층을 포함하는 구속용 그린시트를 제조하였다. 3.95g/㎠의 밀도 및 1.5㎛의 평균입경을 갖는 알루미나 분말에 아크릴계 바인더를 15wt%, 분산제를 0.5wt%, 톨루엔과 에탄올의 혼합용매를 각각 첨가한 후, 볼밀을 이용하여 분산시킴으로써 제1 슬러리를 제조하였다.
그리고, 3.95g/㎠의 밀도 및 1.5㎛의 평균입경을 갖는 알루미나 분말에 연소재를 20wt%, 아크릴계 바인더를 15wt%, 분산제를 15wt%, 톨루엔과 에탄올의 혼합용매를 각각 첨가한 후, 볼밀을 이용하여 분산시킴으로써 제2 슬러리를 제조하였다.
이 후, 제1 슬러리를 필터로 거른 후 탈포하고 닥터 블레이드법을 이용하여 도포한다. 그리고, 제1 슬러리가 건조되기 전에 제2 슬러리를 닥터 블레이드법을 이용하여 도포한다. 이와 같은 방법으로, 200㎛ 두께의 구속용 그린시트를 제조하였다.
< 실시예 2>
3.95g/㎠의 밀도 및 4㎛의 평균입경을 갖는 알루미나 분말에 아크릴계 바인더를 15wt%, 분산제를 0.5wt%, 톨루엔과 에탄올의 혼합용매를 각각 첨가한 후, 볼밀을 이용하여 분산시킴으로써 제1 슬러리를 제조하였다.
그리고, 3.95g/㎠의 밀도 및 4㎛의 평균입경을 갖는 알루미나 분말에 연소재를 20wt%, 아크릴계 바인더를 15wt%, 분산제를 15wt%, 톨루엔과 에탄올의 혼합용매를 각각 첨가한 후, 볼밀을 이용하여 분산시킴으로써 제2 슬러리를 제조하였다.
이 후, 제1 슬러리를 필터로 거른 후 탈포하고 닥터 블레이드법을 이용하여 도포한다. 그리고, 제1 슬러리가 건조되기 전에 제2 슬러리를 닥터 블레이드법을 이용하여 도포한다. 이와 같은 방법으로, 200㎛ 두께의 구속용 그린시트를 제조하였다.
< 비교예 1>
본 발명의 실시예 1 및 2와 비교 실험을 위하여 3.95g/㎤의 밀도 및 1.5㎛의 평균입경을 갖는 알루미나 분말을 단독으로 이용하여 200㎛ 두께의 구속용 그린시트를 제조하였다.
< 비교예 2>
또한, 본 발명의 실시예 1 및 2와 비교 실험을 위하여 3.95g/㎤의 밀도 및 4㎛의 평균입경을 갖는 알루미나 분말을 단독으로 이용하여 200㎛ 두께의 구속용 그린시트를 제조하였다.
비교예 1 및 비교예 2의 구속용 그린시트를 제조함에 있어서, 유기 바인더, 분산제 및 혼합 용매는 실시예 1 및 2와 동일한 물질이 첨가되었으며, 제조 과정 역시 동일하게 적용하였다.
[세라믹 적층체와 구속용 그린시트의 접합]
미소결 세라믹 적층체와 동일한 면적으로 재단한 200㎛ 두께의 구속용 그린시트를 미소결 세라믹 기판의 상부 및 하부에 부착시키고, 300kgf/㎠의 압력 및 85℃의 온도 조건으로 열압착하여 일체화된 적층체를 제조하였다.
상기 표 1에 나타낸 조건으로 제조된 구속용 그린시트를 2장씩 사용하였으며, 특히, 실시예 1 및 2는 연소재를 포함하는 구속용 그린시트를 사용하였으며, 비교예 1 및 2는 연소재를 포함하지 않고, 알루미나 분말만을 단독으로 포함하는 구속용 그린시트를 사용하였다.
[ 탈바인더 및 소결]
상온에서부터 유기물 분해가 이루어지는 420℃까지 시간당 60℃의 속도로 승온하고, 충분한 탈바인더 시간을 확보하기 위하여 420℃에서 2시간 동안 유지하였다. 탈바인더 후에는 시간당 300℃의 속도로 승온하여 870℃의 소성 온도에 도달시킨 후, 870℃에서 30분 동안 유지하여 소결이 이루어지도록 하였다. 소결 완료 후, 실온까지 로냉시켜 소결체를 얻었다.
이와 같이 얻어진 소결체로부터 구속용 그린시트를 제거하고, 세라믹 적층체의 수축률 및 잔탄량을 측정하였다. 아래의 표 2에는 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 비교예 2의 구속용 그린시트를 이용하여 제조된 다층 세라믹 기판의 소성 결과 특성을 나타내었다.
다층 세라믹 기판
잔탄량[ppm] 수축률[%]
실시예1 53 0.26
실시예2 50 0.46
비교예1 122 0.24
비교예2 75 0.41
표 2의 비교예 1을 참조하면, 비교적 작은 평균입경을 갖는 알루미나 분말을 포함하는 구속용 그린시트를 사용했을 때 세라믹 적층체와의 접촉점이 증가하여 수축률이 적게 나타났다. 하지만, 작은 평균입경으로 인해, 탈바인더가 용이하지 않아 다층 세라믹 기판의 잔탄량이 높게 나타났다.
또한, 표 2의 비교예 2를 참조하면, 비교적 큰 평균입경을 갖는 알루미나 분말을 포함하는 구속용 그린시트를 사용했을 때, 탈바인더가 용이하여 잔탄량이 낮게 나타났다. 하지만, 큰 평균입경으로 인해 세라믹 적층체와의 접촉점이 감소하여 수축률이 높게 나타났다.
한편, 표 2의 실시예 2를 참조하면, 비교적 큰 평균입경을 갖는 알루미나 분말에 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소하는 연소재를 포함시킨 구속용 그린시트를 사용했을 때, 잔탄량이 낮게 나타났다. 이는, 알루미나 분말 입자들 간의 공간 및 소성시 연소재가 연소함에 따라 발생되는 공간이 탈바인더 통로로 이용됨으로써, 탈바인더가 용이해지기 때문이다. 비교예 2와 비교할 때, 동일한 평균입경(4㎛)을 갖는 알루미나 분말을 이용하더라도, 연소재를 포함하는 실시예 2의 경우가 잔탄량이 상대적으로 작게 나타난 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예 1를 참조하면, 비교적 작은 평균입경을 갖는 알루미나 분말에 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소하는 연소재를 포함시킨 구속용 그린시트를 사용했을 때, 잔탄량 및 수축률 측면에서 향상된 결과를 나타냈다. 구체적으로, 평균입경이 작은 알루미나 분말을 이용함으로써, 세라믹 적층체와의 접촉점을 증가시킴으로써, 수축률이 낮게 나타났다. 또한, 연소재의 연소를 통해 탈바인더 통로가 확보되어 잔탄량이 낮게 나타났다.
결과적으로, 본 발명에서 의도한 바와 같이 세라믹 적층체의 수축 억제 효과 및 탈바인더 통로 확보를 위해 비교적 평균입경이 작은 무기분말에 연소재를 포함시켜 제조된 구속용 그린시트를 이용한 실시예 1이 가장 개선된 결과를 나타내었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 난소결성 구속용 그린시트의 일 예를 나타내는 수직 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구속용 그린시트를 나타내는 수직 단면도,
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 구속용 그린시트의 제조 방법을 나타내는 모식도, 그리고,
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 세라믹 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 수직 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10, 10a, 10b : 구속용 그린시트 20 : 세라믹 적층체
20a, 20b, 20c, 20d, 20e : 세라믹 그린시트
21 : 비아홀 22 : 내부 전극
30 : 외부전극

Claims (11)

  1. 미소결 세라믹 적층체의 상부면 또는 하부면에 배치하기 위한 구속용 그린시트에 있어서,
    상기 세라믹 적층체의 상부면 또는 하부면에 배치되는 면을 가지며, 제1 무기분말을 포함하는 제1 구속층; 및,
    상기 제1 구속층의 상부에 배치되며, 제2 무기분말 및 상기 미소결 세라믹 적층체 소성시 연소되어 공간을 형성하는 연소재를 포함하는 제2 구속층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 구속용 그린시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기분말은,
    1.0~2.5㎛의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 구속용 그린시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연소재는,
    상기 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소되는 것을 특징으로 하는 구속용 그린시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연소재는,
    탄소, 흑연, 활성탄, 목재분말, 톱밥 및 활석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 구속용 그린시트.
  5. 복수의 세라믹 그린시트로 이루어진 미소결 세라믹 적층체를 마련하는 단계;
    제1 무기분말을 포함하는 제1 구속층과, 제2 무기분말 및 연소재를 포함하는 제2 구속층을 포함하는 하나 이상의 구속용 그린시트를 마련하는 단계;
    상기 세라믹 적층체의 상부 또는 하부에 상기 제1 구속층의 일 면이 접합되도록 상기 구속용 그린시트를 배치하는 단계; 및,
    소정의 소성 온도로 상기 세라믹 적층체를 소성하는 단계;를 포함하며,
    상기 세라믹 적층체를 소성하는 단계는 상기 제2 구속층에 포함된 상기 연소재가 연소하여 공간이 형성되는
    다층 세라믹 기판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구속용 그린시트를 마련하는 단계는,
    상기 제1 무기분말을 포함하는 제1 슬러리를 닥터 블레이드법을 이용하여 도포하는 단계;
    상기 제2 무기분말 및 연소재를 포함하는 제2 슬러리를 닥터 블레이드법을 이용하여 상기 제1 슬러리 상에 도포하는 단계; 및,
    상기 제1슬러리 및 제2슬러리를 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연소재는,
    상기 세라믹 적층체의 소성 온도보다 낮은 온도에서 연소되는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 무기분말은,
    1.0~2.5㎛의 평균 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 연소재는,
    탄소, 흑연, 활성탄, 목재분말, 톱밥 및 활석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 세라믹 적층체의 소성이 완료되면, 상기 세라믹 적층체의 상부 또는 하부에 적층된 상기 구속용 그린시트를 제거하는 단계; 및,
    상기 세라믹 적층체 상에 외부 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 세라믹 기판의 제조 방법.
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